VHDL语言的库、程序包及配置.ppt

1,VHDL语言的库、程序包及配置,4 VHDL语言的库、程序包及配置,在VHDL设计实体中，除了实体说明和结构体外,还有库、程序包和配置三个各自独立的组成部分。 依据VHDL语言的规则，VHDL程序所使用的文字、数据对象、数据类型都需要预先定义。 将预先定义好的数据类型、元件调用声明及一些常用子程序收集在一起，形成程序包，供VHDL设计实体共享和调用。若干个程序包则形成库。,2,库（Library）是用于存放预先设计好的程序包和数据的集合体。,VHDL语言的库、程序包及配置,4.1 VHDL库,1. 常用的库,VHDL语言中常用的五种库：, IEEE库 STD库 WORK库 VITAL库 用户自定义库, VHDL语言设计中最常见的库。, VHDL语言的标准库。, 用户的VHDL语言工作库。, VHDL语言的时序仿真库。,用户自定义的资源库。,3,VHDL语言的库、程序包及配置,4,VHDL语言的库、程序包及配置,2. 资源库和设计库,VHDL语言所使用的库可以分成两类：,资源库 设计库,用于存放常规元件、标准模块、预定义数据类型等，如：IEEE库。,是一种符合VHDL标准的预定义库。 如：STD库定义了一些基本的数据类型、子类型和函数等；WORK库存放用户设计和定义的设计单元及程序包等。,5,VHDL语言的库、程序包及配置,3. 库的使用,关键字： LIBRARY 格 式： LIBRARY 库名称,库说明语句：,说 明：用来指明所使用的库，库名称为一系列由逗号分隔的库名。 库说明语句总是位于设计实体的最前面，通常与USE语句一起使用。,6,VHDL语言的库、程序包及配置,3. 库的使用,格式1： USE 库名.程序包名.项目名；,USE语句用来指明库中的程序包，有两种格式：,作用：为本设计实体开放指定库中的特定程序包内所选定的项目。,例如：,LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.STD_ULOGIC； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.RISING_EDGE；,7,VHDL语言的库、程序包及配置,3. 库的使用,格式2： USE 库名.程序包名.ALL；,作用：为本设计实体开放指定库中的特定程序包内所有的内容。,例如：,LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL；,8,在VHDL语言中，用户可以将已定义的常数、信号、函数、数据类型、元件和子程序等收集在一起形成一个程序包，以便更多的设计实体利用和共享。,VHDL语言的库、程序包及配置,4.2 VHDL程序包,定义程序包的一般语句格式：,PACKAGE 程序包 IS 程序包首说明 END 程序包名； PACKAGE BODY 程序包 IS 程序包体说明 END 程序包名；,程序包首,程序包体,9,程序包首收集了VHDL设计所需的公共信息，用来定义数据类型、元件和子程序等。,VHDL语言的库、程序包及配置,1. 程序包首,一般格式：,PACKAGE 程序包 IS TYPE语句； SUBTYPE语句； CONSTANT语句； SIGNAL语句； COMPONENT语句； FUNCTION语句； SUBPROGRAM语句； END 程序包名；, 用来定义数据类型 用来定义子类型 用来定义常数 用来定义信号 用来定义元件 用来定义函数 用来定义子程序,10,VHDL语言的库、程序包及配置,【例4.1】定义程序包。,PACKAGE my_pkg IS TYPE byte IS RANGE 0 TO 255； SUBTYPE nibyte IS byte RANGE 0 TO 15； CONSTANT byte_ff: bcd:=255； SIGNAL addend: nibabc； COMPONENT byte_adder PORT (a, b: IN byte； c: OUT byte； overflow: OUT BOOLEAN )； END COMPONENT； FUNCTION my_fun(a:IN byte) RETURN byte； END my_pkg；,程序清单：,- 程序包首，程序包名为my_pkg,- 定义数据类型,byte的范围0255,- 定义子类型nibyte,- 定义常数byte_ff,- 定义信号addend,- 定义元件byte_adder,- 定义函数my_fun,11,用来描述已在程序包首中定义过的元件和子程序的内容。,VHDL语言的库、程序包及配置,2. 程序包体,一般格式：,PACKAGE BODY 程序包 IS 程序包体说明 END 程序包名；,程序包体说明可以是USE语句、子程序定义、子程序体、数据类型说明、子类型说明和常数说明等。,12,常用的预定义的程序包有：,VHDL语言的库、程序包及配置,3. VHDL常用的程序包, STD_LOGIC_1164 STD_LOGIC_ARITH STD_LOGIC_UNSIGNED和STD_LOGIC_SIGNED STANDARD和TEXTIO,13,配置是将特定的结构体与一个确定的实体相关联，为大型系统的设计提供管理和工程组织。 配置是设计实体VHDL语言描述的组成部分之一，但不是必不可少的。常用来描述层与层之间、实体与结构体之间的连接关系。,VHDL语言的库、程序包及配置,4.3 配置,配置可分为三种类型：, 默认配置 元件配置 结构体配置,14,默认配置是一种最为简单的配置，当设计实体中不含有任何其他元件和块语句时，可以使用默认配置。,VHDL语言的库、程序包及配置,1. 默认配置,基本格式：,CONFIGURATION 配置名 OF 实体名 IS FOR 选配结构体名； END FOR； END 配置名；,15,LIBRARY IEEE； USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL； ENTITY COUNTER IS PORT (CLK,CLR: IN STD_LOGIC； Q: OUT INTEGER)； END COUNTER；,VHDL语言的库、程序包及配置,【例4.2】设计两个计数位宽分别为4位和8位的计数器。,设两个计数器具有相同的功能和外部结构，只是计数位宽不同。用一个计数器实体来实现两个不同结构体的配置。,程序清单：,计数器的实体,16,VHDL语言的库、程序包及配置,【例4.2】设计两个计数位宽分别为4位和8位的计数器。,程序清单：,ARCHITECTURE COUNT4 OF COUNTER IS BEGIN PROCESS (CLK) VARIABLE QQ: INTEGER:= 0； BEGIN IF CLR=0 THEN QQ:= 0； ELSIF (CLK EVENT AND CLK=1) THEN IF QQ=15 THEN QQ:= 0； ELSE QQ:= QQ+1； END IF； END IF； Q = QQ； END PROCESS； END COUNT4；,计数器COUNT4的结构体,17,VHDL语言的库、程序包及配置,【例4.2】设计两个计数位宽分别为4位和8位的计数器。,程序清单：,ARCHITECTURE COUNT8 OF COUNTER IS BEGIN PROCESS (CLK) VARIABLE QQ: INTEGER:= 0； BEGIN IF CLR=0 THEN QQ:= 0； ELSIF (CLK EVENT AND CLK=1) THEN IF QQ=255 THEN QQ:= 0； ELSE QQ:= QQ+1； END IF； END IF； Q = QQ； END PROCESS； END COUNT8；,计数器COUNT8的结构体,18,VHDL语言的库、程序包及配置,【例4.2】设计两个计数位宽分别为4位和8位的计数器。,程序清单：,CONFIGURATION COUNT_4 OF COUNTER IS FOR COUNT4 END FOR； END COUNT_4； CONFIGURATION COUNT_8 OF COUNTER IS FOR COUNT8 END FOR； END COUNT_8；,计数器的配置,19,当结构体中含有多个引用元件时，可以采用元件配置，以指明引用元件的具体位置。,VHDL语言的库、程序包及配置,2. 元件配置,格式：,CONFIGURATION 配置名 OF 实体名 IS FOR 选配结构体名 FOR 元件例化标号: 元件名 USE CONFIGURATION 库名.元件配置名； 或 USE ENTITY 库名.实体名（结构体名）； END FOR； END FOR； END 配置名；,20,CONFIGURATION mux_ cfg OF mux21 IS FOR structure FOR U2，U3: and2 USE CONFIGURATION WORK.and2_cfg； END FOR； FOR U4: or2 USE CONFIGURATION WORK.or2_cfg； END FOR； END FOR； END mux_ cfg；,VHDL语言的库、程序包及配置,【例4.3】给例5.3.3中的二选一数据选择器进行元件配置。,程序清单：,21,结构体配置与元件配置具有相同的特征，都是对结构体中所引用的元件进行配置，但它们所处的位置和书写格式有很大的不同。 结构体配置通常直接放在结构体说明语句的位置，而元件配置则是与元件所在的结构体分开的。,VHDL语言的库、程序包及配置,3. 结构体配置,格式：,FOR 元件例化标号：元件名 US